MicroLED技术，即LED微缩化和矩阵化技术。指的是在一个芯片上集成的高密度微小尺寸的LED阵列，如LED显示屏每一个像素可定址、单独驱动点亮，可看成是户外LED显示屏的微缩版，将像素点距离从毫米级降低至微米级。

而Micro LED display，则是底层用正常的CMOS集成电路制造工艺制成LED显示驱动电路，然后再用MOCVD机在集成电路上制作LED阵列，从而实现了微型显示屏，也就是所说的LED显示屏的缩小版。

苹果新 iPhone 将采 OLED 面板引爆话题，OLED 俨然成为下一代面板技术新势力，然而，OLED 本身的技术包袱，其实难以完全取代 LCD， Micro LED 技术在其后虎视眈眈，有望打破 OLED 的局限，成为完全取代 LCD 的真正杀手级应用，苹果与部分台厂新一波布局早已展开。

OLED 改善了 LCD 面板厚度、需搭配背光模组调校、黑位对比不佳等问题，可达到高对比率，然而 OLED 必须减少白色画面与高亮度显示，才能达到省电效果，OLED的广色域特性也与 KSF 或是量子点差距不大。但 Micro LED 为多量微型 LED 阵列组成，除了能达高亮度、超高分辨率与色彩饱和，每个像素都能独立驱动，还有省电、反应速度快等优点。

Micro LED 还未正式商用，还有本身的技术瓶颈要打破，这场微米级竞赛，除了要制备数十微米的 LED ，厂商还比如何将这些微小的 LED 转移到基板、如何黏接、电路如何驱动，最后比的更是如何让一般显示技术高出 3～4 倍的成本下降。

Micro LED的发展历史和现状

Micro LED的发展历史    

说起Micro LED，先得从显示TFT-LCD背光模组应用说起。在1990年代TFT-LCD开始蓬勃发展时，因LED具有高色彩饱和度、省电、轻薄等特点，部分厂商就利用LED做背光源。然因成本过高、散热不佳、光电效率低等因素，并未大量应用于TFT-LCD产品中。   直到2000年，蓝光LED

芯片刺激荧光粉制成白光LED技术的制程、效能、成本开始逐渐成熟；当进入2008年，白光LED背光模组呈现爆发性的成长，几年间几乎全面取代了CCFL，其应用领域由手机、平板电脑、笔电、台式显示器乃至电视等等。    

然而，因TFT-LCD非自发光的显示原理所致，其open cell穿透率约在7%以下，造成TFT-LCD的光电效率低落；且白光LED所能提供的色饱和度仍不如三原色LED，大部分TFT-LCD产品约仅72%NTSC；再则，于室外环境下，TFT-LCD亮度无法提升至1000nits以上，致使影像和色彩辨识度低，为其一大应用缺陷。故另一种直接利用三原色LED做为自发光显示点画素的LED Display或Micro LED Display的技术也正在发展中。   

Micro LED的发展现况   

随着LED的成熟与演进，Micro LED Display自2010年代起开始有着不一样的面貌呈现。从其发展历程来看，2012年Sony发表的55寸“Crystal LED Display”就是Micro LED Display技术类型，其Full HD解析度共使用约622万(1920x1080x3)颗micro LED做为高解析的显示画素，对比度可达百万比一，色饱和度可达140%NTSC，无反应时间和使用寿命问题。但是因采单颗Micro LED嵌入方式，在商业化上，仍有不少的成本与技术瓶颈存在，以致于迄今未能量产。 虽然Micro LED理论上是皆可应用各类尺寸产品，但从自身良率及制程来看，目前对解析度高低的需求与良率是成反比，所以对解析度要求不高的穿戴式产品的显示器因尺寸面积小、制作良率较高、符合节电需求，而被优先导入micro LED。

一般LED芯片包含基板和磊晶层其厚度约在100~500μm，且尺寸介于100~1000μm。而更进一步正在进行的Micro LED Display研究在于将LED表面厚约4~5μm磊晶层用物理或化学机制剥离，再移植至电路基板上。其Micro LED Display综合TFT-LCD和LED两大技术特点，在材料、制程、设备的发展较为成熟，产品规格远高于目前的TFT-LCD或

OLED，应用领域更为广泛包含软性、透明显示器，为一可行性高的次世代平面显示器技术。    自2010年后各厂商积极于Micro LED Display的技术整合与开发，然因Micro LED Display尚未有标准的μLED结构、量产制程与

驱动电路设计，各厂商其专利布局更是兵家必争之地。迄2016年止，已被Apple并购的Luxvue、Mikro Mesa、SONY、leti等公司皆已具数量规模的专利申请案，更有为数众多的公司与研究机构投入相关的技术开发。

LuxVue有源矩阵Micro LED display申请的专利

Micro LED的优势

Micro LED优点表现的很明显，它继承了无机LED的高效率、高亮度、高可靠度及反应时间快等特点，并且具自发光无需背光源的特性，更具节能、机构简易、体积小、薄型等优势。

除此之外，Micro LED还有一大特性就是解析度超高。因为超微小，表现的解析度特别高；据说，如若苹果iPhone 6S采用micro LED，解析度可轻松达1500ppi以上，比原来的Retina显示的400PPi要高出3.75倍

而相比OLED，其色彩更容易准确的调试，有更长的发光寿命和更高的亮度以及具有较佳的材料稳定性、寿命长、无影像烙印等优点。故为OLED之后另一具轻薄及省电优势的显示技术，其与OLED共通性在于亦需以TFT背板驱动，所以TFT技术等级为IGZO、LTPS、Oxide。

基于微LED显示屏的量子点全色发光的处理流程

存在的劣势

1、成本及大面积应用的劣势。依赖于单晶硅衬底做驱动电路，并且从此前苹果公布的专利上来看，有着从蓝宝石衬底转移LED到硅衬底上的步骤，也就意味着制作一块屏幕至少需要两套衬底和互相独立的工艺。这会导致成本的上升，尤其是较大面积应用时，会面临良率和成本会有巨大的挑战。（对于单晶硅衬底，一两寸已经是很大的面积了，参照全幅和更大的中画幅CMOS感应器产品的价格）当然从技术角度来说LuxVue将驱动电路衬底转换为石英或者玻璃来降低大面积应用成本是可行的，但这也需要时间。相比于AMOLED成熟的LTPS+OLED方案，成本没有优势。

2、发光效率优势被PHOLED威胁甚至反超。磷光OLED（Phosphorescent OLED，PHO LED）效率的提升有目共睹，UDC公司的红绿PHOLED材料也都已经在三星GalaxyS4及后继机型的面板上开始商用，面板功耗已经和高PPI的TFT-LCD打平或略有优势。一旦蓝光PHOLED材料的寿命问题解决并商用，无机LED在效率上也将占不到便宜。

3、亮度和寿命被QLED威胁。QLED研究现在很热，从QD Vision公司提供的数据来看无论效率和寿命都非常有前景，而从事这块研究的大公司也很多。当然QLED也是OLED的强力竞争对手。

4、难以做成卷曲和柔性显示。OLED和QLED的柔性显示前景很好，也已经有不少的Prototype展示，但对于LuxVue来说做成卷曲和柔性都显得比较困难。如果要制造iWatch之类的产品，屏幕没有一定的曲率是比较不符合审美的。

现状

说起microLED的发展现状，正如Nouvoyance现任CEO也是三星OLED面板中P排列像素创始人Candice Brown-Elliott所说，在苹果收购LuxVue之前只有很少人知道和从事该领域，而现在已经有很多人开始讨论这项技术。

而两位Micro-LED技术的专家在去年也曾表示，该技术水平还很难应用生产各种实用的屏幕面板，近期不大可能在iPhone、iPad或者iMac产品中看到这项屏幕技术。但对于较小的显示屏，Micro-LED仍是一个可行的选择，像AppleWatch等小型屏的应用。

Ver LASE的Micro LED阵在近眼显示器（NED）上的应用

其实自LuxVue被苹果收入之后，有看到VerLASE公司宣布获取突破性的色彩转换技术专利，这种技术能够让全彩Micro LED阵列适用于近眼显示器，之后一直没有相关报道。最近，小编从最近台湾固态照明研讨会得到消息，Leti、德州大学(Texas Tech University)和Play Nitride皆在研讨会上展现自己的micro LED研发成果。

Leti推出了iLED matrix，其蓝光EQE9.5%，亮度可达107Cd/m2；绿光EQE5.9%，亮度可达108Cd/m2，采用量子点实现全彩显示，Pitch只有10um，未来目标做到1um。Leti近程计划从smart lighting切入，中程2-3年进入HUD和HMD市场，抢搭VR/AR热，远程目标是10年内切入大尺寸display应用。

而台湾Play Nitride公布的同样以氮化镓为基础的Pixe LED TMdisplay技术，公司目前透过移转技术转移至面板，转移良率可达99%！

由此可见，Micro LED技术已经有很多企业在跟进，发展速度也在加快。但就苹果本身来看，该技术属苹果实验室阶段技术，且苹果本身也押宝了许多新兴产业，故未来是否导入量产仍有待观察。

发展的瓶颈

其实Micro LED的核心技术是纳米级LED的转运，而不是制作LED这个技术本身。由于晶格匹配的原因，LED微器件必须先在蓝宝石类的基板上通过分子束外延的生长出来。而做成显示器，必须要把LED发光微器件转移到玻璃基板上。由于制作LED微器件的蓝宝石基板尺寸基本上就是硅晶元的尺寸，而制作显示器则是尺寸大得多的玻璃基板，因此必然需要进行多次转运。

对于微器件的多次转运技术难度都是特别高，而用在追求高精度显示器的产品上难度就更大。通过此前苹果收购Luxvue后公布的获取专利名单也以看出，大多都是采用电学方式完成转运过程，所以说这才是Luxvue的关键核心技术

台湾錼创执行长李允立近日也表示：“Micro LED成功关键有二：一是苹果、三星这些品牌厂的意愿；二是晶片搬动技术，一次搬运数百万颗超小LED晶片，有门槛要克服。”

其实，Micro LED还面临第三个问题，即全彩化、良率、发光波长一致性问题。单色Micro LED阵列通过倒装结构封装和驱动IC贴合就可以实现，但RGB阵列需要分次转贴红、蓝、绿三色的晶粒，需要嵌入几十万颗LED晶粒，对于LED晶粒光效、波长的一致性、良率要求更高，同时分bin的成本支出也是阻碍量产的技术瓶颈。 

【相关信息】Micro LED 為何被看好成為新一代顯示技術？

微發光二極體顯示器（Micro LED Display） 為新一代的顯示技術，結構是微型化 LED 陣列，也就是將 LED 結構設計進行薄膜化、微小化與陣列化，使其體積約為目前主流 LED 大小的 1%，每一個畫素都能定址、單獨驅動發光，將畫素點的距離由原本的毫米級降到微米級。

承繼了 LED 的特性， Micro LED 優點包括低功耗、高亮度、超高解析度與色彩飽和度、反應速度快、超省電、壽命較長、效率較高等，其功率消耗量約為 LCD 的 10%、OLED 的 50%。而與同樣是自發光顯示的 OLED 相較之下，亮度比其高 30 倍，且解析度可達 1500 PPI（像素密度），相當於 Apple Watch 採用 OLED 面板達到 300 PPI 的 5 倍之多，另外，具有較佳的材料穩定性與無影像烙印也是優勢之一。

（製圖：科技新報；參考資料：Morgan Stanley Research）

蘋果與 Sony 搶先佈局，瞄準兩種極端尺寸應用

在 Micro LED 這塊還未開發完全的場域上，蘋果與 Sony 早已搶先插旗，但兩家公司對 Micro LED 的應用，分別在不同的消費電子層面上。

蘋果專攻 Micro LED 的小尺寸應用，看上了 Micro LED 顯示技術公司 LuxVue Technology，於 2014 年 5 月收購 LuxVue，取得多項 Micro LED 專利技術，欲加快佈局相關技術專利。當時蘋果這項收購引發了市場關注，認為蘋果可望在 Apple Watch 與 iPhone 上採用新一代的 Micro LED 技術，但因不願過於依賴面板廠，於是轉而將 LuxVue 收歸麾下，以取得 Micro LED 領域的技術主導權。

先前《科技新報》曾報導， LuxVue 已在 2015 年 11 月申請微型裝置穩定技術專利，該專利技術含一特殊穩定層（stabilization layer），可穩固承載基板上的微型裝置陣列，如微型化 LED 裝置、微型晶片等，確保其在移轉（transfer）的過程中，能夠維持平穩狀態，這也是先前業界開發 Micro LED 所遭遇的瓶頸。而這項專利的曝光，顯示了 LuxVue 已跨過 Micro LED 最關鍵性的移轉技術門檻。

至於 Sony，則是著眼於 Micro LED 的大螢幕。比蘋果早一步發表相關產品的 Sony，早在 2012 年的國際消費性電子展（CES）上就推出「Crystal LED Display」，鳴響 Micro LED 消費電子應用的第一槍，今年 6 月更端出新作拼接顯示螢幕「CLEDIS（Crystal LED Integrated Structure）」，具備超高亮度、無縫拼接與顯示尺寸幾乎無界限等特性，使 CLEDIS 在戶外顯示時能不受環境光線的影響，帶來相當良好的視覺效果，Sony 更自信地宣稱要在 2017 年實現 CLEDIS 量產目標。

各廠爭相跨過技術門檻，取得專利技術以領先他廠

在這場 Micro LED 領域的誰與爭鋒中，台灣不少大廠也已投入技術研發，包括半導體新創公司錼創（PlayNitride）、工研院、友達、群創、晶電。其他也在 Micro LED 爭戰行列的國際大廠包括 Sony、三星、樂金、日亞化學、夏普等，而從英國史崔克萊大學（University of Strathclyde）拆分出來的公司 mLED、美國德州理工大學（Texas Tech University）、法國原子能署電子暨資訊技術實驗室（Leti）、從伊利諾大學（University of Illinois）分拆出來的 X-celeprint 也都積極研發 Micro LED 技術。

其中，創立於 2014 年的錼創，與工研院合作開發相關技術，先前也發表了 PixeLED 專利顯示技術；LuxVue 與 X-celeprint 在移轉製程技術上領先他廠，且 X-celeprint 已取得 Micro-Transfer-Printing（μTP）技術的獨家授權；史崔克萊大學專注於 micro LED 的頭戴式顯示（head-mounted displays，HMD）相關應用；而法國 Leti 實驗室近期從智慧照明切入市場，預計在未來 2 至 3 年，將 Micro LED 重點放在抬頭顯示（heads-up displays，HUD）與頭戴式顯示上，最終目標則是在 10 年內，打入大尺寸顯示應用市場。

（製圖：科技新報；參考資料：Morgan Stanley Research）

從上述已投入技術研發的相關單位，就可看出未來 Micro LED 應用開發的大致雛形，如智慧穿戴裝置、智慧型手機、虛擬實境裝置與顯示螢幕等。若想瞭解更多 Micro LED 的相關應用，可參與 LEDinside 將在 9 月 30 日於台大醫院國際會議中心舉辦的 LEDforum 2016 ，議程將針對 Micro LED 的材料、製造、系統整合到終端應用與市場，進行全面剖析，敬邀業界先進共襄盛舉，全方位掌握產業商機。

Micro LED关键技术发展方向分析

据最新报告1Q17 Micro LED次世代显示技术市场会员报告显示，Micro LED关键技术发展方向涵盖四大面向，包含磊晶与芯片技术、转移技术、键结技术（Bonding）、彩色化方案等。

转移技术

以物理性的抓取为例，LuxVue采取透过静电力吸附微小组件的方式。而化学性的抓取以X－Celeprint为代表，利用Elastomer Stamp为介质，并且利用凡德瓦力来做抓取。除此之外，还有许多厂商各自开发许多种抓取方式。

薄膜转移的另一项核心技术在于如何去选择想要抓取的微米等级的薄膜磊晶，例如多数采用抓取力量的大小来控制想要选取的目标，例如前述提到的透过静电力，或是凡德瓦力，并针对想要特定抓取的目标施予不同程度的能量来做选择。除此之外，SONY也利用雷射烧灼的方式，来选取特定的目标目标。

最后，一般用于封装前将LED芯片内部电路用金线与基板做连接与电路导通。但是由于Micro LED的芯片过于微小，已经没有办法用一般的金属打线方式来与基板结合，因此需要用其他的方式来与基板做集合。因此未来的技术发展重点在于拿何种材料来进行接合与转移。